CN208062167U - 极片模切设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及储能器件技术领域，尤其涉及一种极片模切设备，其包括基材放卷机构、箔材放卷机构、箔材对折机构、滚焊机构、激光模切机构，所述箔材对折机构设置在所述基材放卷机构和所述箔材放卷机构的下游，所述箔材对折机构设置成将所述箔材对折在所述基材的边缘的相对两侧；所述滚焊机构设置在所述箔材对折机构的下游，所述滚焊机构设置成使所述箔材与所述基材的边缘连接；所述激光模切机构设置在所述滚焊机构的下游，所述激光模切机构设置成对连接有所述箔材的所述基材的边缘进行切割，以形成极耳。该极片模切设备在降低工人劳动量，提高生产效率的同时，还能够有效保证基材与箔材的连接稳定性，以及降低极耳的电阻，从而提高极耳的过流能力。

Description

极片模切设备

技术领域

本申请涉及储能器件技术领域，尤其涉及一种极片模切设备。

背景技术

随着锂离子电池的高速发展，能量密度的大小以及电性能的好坏已经成为锂离子电池的核心竞争力。对于极片上极耳位置处转接有箔材的电池，其导电性能得到了有效改善和提升。目前，这种在基材上转接箔材的极片的加工过程一般是通过工人手工连接而成，生产效率低，且基材与箔材的连接稳定性差。

实用新型内容

本申请提供了一种极片模切设备，在降低工人劳动量，提高生产效率的同时，还能够有效保证基材与箔材的连接稳定性，以及降低极耳的电阻，从而提高极耳的过流能力。

本申请提供了一种极片模切设备，其包括：

基材放卷机构；

箔材放卷机构；

箔材对折机构，所述箔材对折机构设置在所述基材放卷机构和所述箔材放卷机构的下游，所述箔材对折机构设置成将所述箔材对折在所述基材的边缘的相对两侧；

滚焊机构，所述滚焊机构设置在所述箔材对折机构的下游，所述滚焊机构设置成使所述箔材与所述基材的边缘连接；

激光模切机构，所述激光模切机构设置在所述滚焊机构的下游，所述激光模切机构设置成对连接有所述箔材的所述基材的边缘进行切割，以形成极耳。

优选地，所述箔材对折机构与所述滚焊机构紧邻设置。

优选地，所述箔材对折机构包括第一对折部及第二对折部，所述第一对折部及所述第二对折部之间形成有容纳所述箔材及所述基材的对折空间，所述第一对折部及所述第二对折部的内表面形成对折面，所述对折面设置成与所述箔材相贴合。

优选地，所述滚焊机构包括第一焊接辊及第二焊接辊，所述第一焊接辊及所述第二焊接辊之间形成有供所述基材和所述箔材通过的容纳腔，

所述第一焊接辊及所述第二焊接辊中的至少一者为齿辊，所述齿辊包括转轴及设置在所述转轴上的多个焊接齿，各所述焊接齿在所述转轴的周向上间隔排布。

优选地，

各所述焊接齿在所述转轴的周向上均匀排布。

优选地，所述焊接齿包括多个齿块，各所述齿块在所述转轴的轴向上间隔排布。

优选地，

各所述齿块在所述转轴的轴向上均匀排布。

优选地，所述第一焊接辊为所述齿辊，所述第二焊接辊为光辊，所述齿辊的所述转轴的直径大于所述光辊的直径。

优选地，所述滚焊机构包括超声波振动装置、第一焊接辊及第二焊接辊，所述第一焊接辊及所述第二焊接辊之间形成有供所述基材和所述箔材通过的容纳腔，所述超声波振动装置设置成使所述第一焊接辊及所述第二焊接辊中的至少一者振动。

优选地，所述第一焊接辊和所述第二焊接辊中的一者为支撑辊，另一者为振动辊，所述超声波振动装置设置成使所述振动辊振动。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请所提供的极片模切设备中，箔材对折机构将箔材对折在基材的边缘的相对两侧，而滚焊机构将对折后的箔材焊接在基材的边缘的相对两侧，然后再使用激光模切机构对连接有箔材的基材的边缘进行切割，以形成极耳，也就是说，激光模切机构切割出的极耳的相对两侧面均具有箔材，相较于单侧具有箔材的极耳，本申请的极耳的两侧面的电阻较小，因此，该极耳具有较强的过流能力，从而提高了电池的电性能。其中，本申请通过使用箔材对折机构将箔材对折在基材的边缘的相对两侧，相比于通过在基材的边缘的相对两侧均设置箔材放卷机构，以使基材的边缘的相对两侧均具有箔材的方案，不仅降低了设备成本以及减少了设备占地面积，而且还降低了箔材与基材的对准难度，从而可保证极耳的加工精度；另外，通过使用滚焊机构代替目前所采用的人工操作，将箔材连接到基材的边缘，不仅可以降低工人劳动量，提高生产效率，而且还可保证基材与箔材的连接强度，缓解后续激光模切机构模切极耳时出现箔材脱离基材的情况，且采用滚焊机构将基材与箔材焊接到一起，还可保证焊接过程中的连续性，进一步提高极片模切设备的生产效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请实施例所提供的极片模切设备的结构简图；

图2至图4为本申请不同实施例所提供的极片模切设备中，箔材与基材的位置关系示意图。

附图标记：

11-基材放卷机构；

12-箔材放卷机构；

13-滚焊机构；

130-第一焊接辊；

132-第二焊接辊；

134-超声波振动装置；

14-激光模切机构；

15-驱动机构；

16-极片纠偏机构；

17-箔材对折机构；

170-第一对折部；

171-第二对折部；

18-原材料纠偏机构；

19-第一张力控制机构；

191-固定辊；

192-活动辊；

20-废料收集机构；

21-除尘机构；

22-收卷机构；

23-第二张力控制机构；

24-基材；

25-箔材。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

相关技术中，为了降低电池的重量，用于制作极片的集流体通常为复合集流体，该复合集流体可包括绝缘层及覆盖在绝缘层相对两侧的导电层，该绝缘层通常采用高分子材料制成，重量较轻，因此，可降低集流体的重量，从而可降低电池的重量。但是由于复合集流体中具有绝缘层，因此，导致该复合集流体制作出的极耳电阻较大。为了解决这一问题，相关技术中，采用在极耳处转接箔材的方式，以提高电池的电性能，也就是说，用于制作电池的极片的极耳上需具有箔材，以降低极耳的电阻，从而提高电池电性能。需要说明的是，该箔材为极薄的金属片或带材，重量较轻，对电池的重量影响较小。

其中，为了使用于制作电池的极片的极耳上具有箔材，如图1所示，本申请实施例提供了一种极片模切设备，该极片模切设备包括基材放卷机构11、箔材放卷机构12、箔材对折机构17、滚焊机构13及激光模切机构14。

基材放卷机构11设置成放卷基材24，该基材24可为极片的初始形态，其中，该基材24可包括集流体及涂覆在集流体上的活性物质层，需要说明的是，在基材24的宽度方向(如图2中所示的Y方向)上，集流体的至少一边缘处未涂覆活性物质层，以便于制作极耳，也就是说，该基材24的边缘用于模切出极耳；箔材放卷机构12设置成放卷箔材25；而箔材对折机构17设置在基材放卷机构11和箔材放卷机构12的下游，该箔材对折机构17设置成将箔材25对折在基材24的边缘的相对两侧；滚焊机构13设置在箔材对折机构17的下游，该滚焊机构13设置成使箔材25与基材24的边缘连接，也就是说，该箔材25与基材24的边缘可通过滚焊机构13连接；激光模切机构14设置在滚焊机构13的下游，以对连接有箔材25的基材24的边缘进行切割并形成极耳，也就是说，激光模切机构14切割出的极耳的相对两侧面均具有箔材25，相较于单侧具有箔材25的极耳，本申请的极耳的两侧面的电阻较小，因此，该极耳具有较强的过流能力，从而提高了电池的电性能。

其中，本实施例中通过使用箔材对折机构17将箔材25对折在基材24的边缘的相对两侧，相比于通过在基材24的边缘的相对两侧均设置箔材放卷机构12，以使基材24的边缘的相对两侧均具有箔材25的方案，不仅降低了极片模切设备的成本以及减少了极片模切设备的占地面积，而且还降低了箔材与基材的对准难度，从而可保证极耳的加工精度。

另外，本实施例中通过使用滚焊机构13代替目前所采用的人工操作，将箔材25连接到基材24的边缘，不仅可以降低工人劳动量，提高生产效率，而且还可保证基材24与箔材25的连接强度，缓解后续激光模切机构14模切极耳时出现箔材25脱离基材24的情况。另外，采用滚焊机构13将基材24与箔材25焊接到一起，还可保证焊接过程中的连续性，进一步提高极片模切设备的生产效率。

具体地，基材放卷机构11和箔材放卷机构12均可为类似支撑辊的结构，基材料卷和箔材料卷可以分别套设在基材放卷机构11和箔材放卷机构12上，且在基材24和箔材25的传动过程(基材24与箔材25的传动方向为图1中箭头所示的方向)中，基材放卷机构11和箔材放卷机构12均可采用被动式转动的方式，从而可根据后续加工过程中基材24和箔材25的需求量适应性供给。

而箔材对折机构可包括第一对折部170及第二对折部171，第一对折部170及第二对折部171之间形成有容纳箔材25及基材24的对折空间，第一对折部及第二对折部的内表面形成对折面，该对折面设置成与箔材25相贴合，以保证箔材25在对折过程中的稳定性。

可选地，箔材对折机构17与滚焊机构13紧邻设置，也就是说，在极片模切设备的安装过程中，可以使箔材对折机构17和滚焊机构13之间的空间位置相互靠近；同时从极片的形成及加工顺序来看，在箔材对折机构17和滚焊机构13之间，除了传动辊之外，可以不设置其它机构，以保证对折后的箔材25与基材24尽快在滚焊机构13处对准，避免传动过程中，基材24与对折后的箔材25发生偏移的情况，从而保证焊接精度，继而保证极耳的加工精度。

滚焊机构13可包括第一焊接辊130及第二焊接辊132，第一焊接辊130及第二焊接辊132之间形成有供基材24和箔材25通过的容纳腔，在焊接过程中，该第一焊接辊130及第二焊接辊132可对位于容纳腔内的基材24和箔材25进行挤压，以使第一焊接辊130及第二焊接辊132之间具有较高的温度，从而使箔材25及基材24部分熔化，最终使箔材25焊接在基材24的边缘上。

其中，第一焊接辊130及第二焊接辊132中的至少一者为齿辊，该齿辊包括转轴及设置在转轴上的多个焊接齿，各焊接齿在转轴的周向上间隔排布，在箔材25与基材24运动的过程中，转轴转动，并使设置在转轴上的各焊接齿依次挤压位于容纳腔内的基材24和箔材25，以使该箔材25焊接在基材24的边缘上。

本实施例中，通过将焊接辊(第一焊接辊130或第二焊接辊132)设计成齿辊，可减小焊接辊与箔材25及基材24的接触面积，从而可缓解焊接辊在焊接过程中与箔材25和基材24发生粘接的情况，继而提高了箔材25与基材24的焊接稳定性及焊接质量。

需要说明的是，在使用滚焊机构13进行焊接时，由于箔材25及基材24部分熔化，熔化的箔材25及基材24可向焊接部位的两侧流动，并在第一焊接辊130及第二焊接辊132的挤压下，可使箔材25与基材24上与两相邻焊接齿之间的部位相对的部分焊接，保证了箔材25与基材24的焊接稳定性及焊接质量。

可选地，各焊接齿在转轴的周向上均匀排布，以保证基材24与箔材25之间所形成的焊印在走带方向上等间距排布，从而保证基材24与箔材25的焊接质量。

其中，焊接齿可包括多个齿块，各齿块在转轴的轴向上间隔排布，这样设计在保证箔材25与基材24焊接强度的同时，可进一步减小焊接辊与箔材25及基材24的接触面积，从而可缓解焊接辊在焊接过程中与箔材25和基材24发生粘接的情况，继而提高了箔材25与基材24的焊接质量。

可选地，各齿块在转轴的轴向上均匀排布，以保证基材24与箔材25之间所形成的焊印在基材24(箔材25)的宽度方向上等间距排布，从而进一步保证基材24与箔材25的焊接质量。

在本申请的一个优选实施例中，第一焊接辊130可为齿辊，第二焊接辊132可为光辊，这样设计相较于将两个焊接辊均设计为齿辊的方案，可避免第一焊接辊130及第二焊接辊132啮合导致基材24和箔材25移动困难的情况，而且还可避免基材24和箔材25受力过于集中而发生断裂的情况，进一步提高了箔材25与基材24的焊接稳定性及焊接质量。

另外，在极片模切设备的安装空间允许的情况下，该齿辊的转轴的直径可大于光辊的直径，这样可使齿辊上能够设置更多的焊接齿，以降低焊接过程中各焊接齿的使用频率，从而降低各焊接齿的磨损程度，延长各焊接齿的使用寿命。

可选地，滚焊机构13还包括超声波振动装置134，该超声波振动装置134设置成使第一焊接辊130及第二焊接辊132中的至少一者振动，在振动过程中，振动能量从第一焊接辊130或第二焊接辊132传递到位于第一焊接辊130及第二焊接辊132之间形成的容纳腔的箔材25与基材24上，在焊接区域，振动能量被通过摩擦方式转换成热能，致使箔材25与基材24的接触面迅速熔化，加上一定压力后，使其融合成一体，即：箔材25与基材24连接在一起。本实施例中，由于箔材25较薄，通过采用超声波焊接可避免箔材25完全熔融的情况，从而可保证箔材25稳定地焊接在基材24上，且采用此种方式焊接后，箔材25与基材24的导电性好，电阻系数极低或近乎零，从而降低了最终形成的极耳的电阻，提高了电池的电性能。另外，超声波焊接方式无火花，环保安全。

具体地，第一焊接辊130和第二焊接辊132中的一者为支撑辊，起到支撑箔材25与基材24的作用，另一者为振动辊，该振动辊在超声波振动装置134的带动下高频振动，并与支撑辊配合使箔材25与基材24的接触面迅速熔化，加上一定压力后，使其融合成一体。本实施例中，第一焊接辊130和第二焊接辊132中仅有一个发生振动，这样设计可避免第一焊接辊130和第二焊接辊132发生共振的情况，从而保证箔材25与基材24的焊接稳定性及焊接质量。

可选地，第一焊接辊130及第二焊接辊132中的一者可为主动焊接辊，另一者可为从动焊接辊，也就是说，第一焊接辊130及第二焊接辊132可通过一个驱动电机进行驱动，这样设计可保证第一焊接辊130及第二焊接辊132同步运动，从而保证箔材25与基材24之间的焊接质量及焊接稳定性。

激光模切机构14可包括激光发生器，工作人员可以预先设定相应程序，使激光发生器所发出的脉冲激光在设定速度下沿设定路径移动，从而在极片的移动过程中，通过激光切割的方式在极片上形成设定形状和尺寸的极耳。

其中，激光发生器可设置有多个，在基材24的宽度方向上，基材24的相对两边缘处分别设置有该激光发生器，这样设计可使最终制作出的极片在极片的宽度方向(即：基材24的宽度方向)上的相对两侧均具有极耳。

需要说明的是，各激光发生器上的开关按钮可进行单独控制，当需要单侧切出极耳时，可控制一侧激光发生器开启，另一侧关闭，当需要双侧切出极耳时，可控制两侧激光发生器均打开，这样设计提高了极片模切设备的兼容能力。另外，还需说明的是，在制作双侧具有极耳的极片时，如图3和图4所示，极片模切设备可实现基材24的一侧转接箔材25，也可如图2所示，实现基材24的相对两侧转接箔材25，具体视加工需求而定。

在本申请的一个实施例中，极片模切设备还包括驱动机构15，该驱动机构15设置成向连接后的基材24和箔材25施加驱动力，在驱动机构15驱动基材24和箔材25进行移动时，滚焊机构13和激光模切机构14分别对基材24和箔材25进行焊接和模切的过程，以形成极耳；其中，驱动机构15设置在激光模切机构14的下游，这样设计可保证位于驱动机构15上游的基材24和箔材25在驱动机构15的带动下进行同步移动，从而使位于驱动机构15上游的极片在恒定驱动力的作用下，保证其各处的表面张力相等，单位时间内的位移量相等；因而当激光模切机构14对极片进行切割加工时，可以保证极耳的加工精度。

具体地，驱动机构15可以包括电动机及与电动机连接的主动辊，其中，电动机驱动主动辊转动以向基材24和箔材25提供拉力，以保证整个极片加工过程可以持续不断地进行，当然，驱动机构15也可以为其它具备向极片提供驱动力功能的结构。

为了进一步保证极耳的加工精度，优选地，激光模切机构14可以紧邻驱动机构15设置，也就是说，在极片模切设备的安装过程中，可以使驱动机构15和激光模切机构14之间的空间位置相互靠近；同时从极片的形成及加工顺序来看，在驱动机构15与激光模切机构14之间，除了传动辊之外，可以不设置其它机构，以缩短驱动机构15与激光模切机构14之间的距离，保证移动到激光模切机构14位置处的极片的表面张力一致，进而使所形成的极耳的精度较高。

由于极耳形成于极片(即：焊接有箔材25的基材24)的边缘处，因而为了防止因极片出现偏移而导致极耳的加工精度降低，优选的，本申请所提供的极片模切设备还可以包括极片纠偏机构16，极片纠偏机构16可以设置在激光模切机构14与滚焊机构13之间。具体的，极片纠偏机构16中可以包括纠偏传感器，且在极片的加工过程中，可以控制纠偏传感器与极片相对，在纠偏传感器检测到极片出现偏移之后，可以通过极片纠偏机构16中的控制装置纠正极片的位置，从而保证极片在传动辊的设定区域内向前移动，以进一步提升极耳的加工精度。

相应的，为了保证基材24与箔材25之间的连接精度，优选的，本申请所提供的极片模切设备还可以包括原材料纠偏机构18，基材放卷机构11和滚焊机构13之间，以及箔材放卷机构12与滚焊机构13之间均可以设置有原材料纠偏机构18。具体的，与极片纠偏机构16的结构相似，原材料纠偏机构18中也可以包括纠偏传感器，且在极片的加工过程中，基材24与箔材25的相对位置处均可以设置有纠偏传感器，以借助纠偏传感器实现对基材24和箔材25纠偏的目的，从而保证基材24和箔材25所形成的极片的精度。

由于基材24与箔材25是两种不同的材料，因而在极片的加工过程中，即便基材24和箔材25由同一驱动机构15驱动，二者的表面张力也可能存在细微的差别，因而优选的，本申请所提供的极片模切设备还可以包括第一张力控制机构19，可以在基材放卷机构11与滚焊机构13之间，或箔材放卷机构12与滚焊机构13之间设置第一张力控制机构19，以通过第一张力控制机构19调节基材24与箔材25的表面张力至相同；第一张力控制机构19可以包括固定辊191和活动辊192，且活动辊192可以设置成相对固定辊191运动。

具体的，第一张力控制机构19中可以包括一个固定辊191和两个活动辊192，且固定辊191可以相对极片加工平台的表面静止，且两个活动辊192上可以套设有闭环传动带，在基材24与箔材25表面张力不相等的情况下，两个活动辊192可以相对固定辊191转动，从而达到调节基材24与箔材25表面张力至相等的目的。

由于极耳是通过切割极片上部分材料形成的，因而在极耳的加工过程中势必会产生极片废料，优选的，本申请所提供的极片模切设备还可以包括废料收集机构20，废料收集机构20可以与激光模切机构14对应设置。

具体的，废料收集机构20可以为废料斗，且废料收集机构20可以设置在激光模切机构14的下方，这样设置使得废料可以在自身重力的作用下自动进入废料收集机构20内，完成废料收集的工作。

上述可知，极耳是通过切割的方式形成，因而极片上极耳位置处势必会存在因切割而产生的粉尘，优选的，本申请所提供的极片模切设备还可以包括除尘机构21，除尘机构21中可以包括毛刷，除尘机构21可以设置在激光模切机构14的下游。

具体的，可以通过安装座将除尘机构21中的毛刷安装在具有极耳的极片的移动路径上，为了使清洁效果更好，可以在极片的上下两面均设置毛刷；同时，还可以设置弹性件，弹性件可以向毛刷施加一定的压力，进而使毛刷可以向极片施加一定的压力，以提升除尘清洁效果。

为了将加工完成的极片收集起来，以便后续加工工作的进行，优选的，本申请所提供的极片模切设备还可以包括收卷机构22，收卷机构22设置在除尘机构21的下游，以通过收卷机构22，将形成有极耳的极片收卷成极片料卷；相应的，为了调节驱动机构15与收卷机构22之间的极片的表面张力，本申请所提供的极片模切设备还可以设置有第二张力控制机构23，第二张力控制机构23可以设置在驱动机构15与收卷机构22之间。

具体的，收卷机构22中可以包括收卷辊和可调速电机，在可调速电机的带动下，加工完成后的极片可以被卷绕在收卷辊上；通过在驱动机构15与收卷机构22之间设置第二张力控制机构23，可以调节极片的松紧程度；同时，可调速电机还可以与第二张力控制机构23之间构成反馈调节机构，在第二张力控制机构23检测到极片的张力过大时，可调速电机降低旋转速度；相反的，在第二张力控制机构23检测到极片的张力过小时，可调速电机可以适当提高旋转速度，从而保证收卷机构22可以正常工作，且不会因可调速电机的存在而改变极片在驱动机构15带动下的移动速度。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种极片模切设备，其特征在于，包括：

基材放卷机构；

箔材放卷机构；

箔材对折机构，所述箔材对折机构设置在所述基材放卷机构和所述箔材放卷机构的下游，所述箔材对折机构设置成将所述箔材对折在所述基材的边缘的相对两侧；

滚焊机构，所述滚焊机构设置在所述箔材对折机构的下游，所述滚焊机构设置成使所述箔材与所述基材的边缘连接；

激光模切机构，所述激光模切机构设置在所述滚焊机构的下游，所述激光模切机构设置成对连接有所述箔材的所述基材的边缘进行切割，以形成极耳。

2.根据权利要求1所述的极片模切设备，其特征在于，所述箔材对折机构与所述滚焊机构紧邻设置。

3.根据权利要求1所述的极片模切设备，其特征在于，所述箔材对折机构包括第一对折部及第二对折部，所述第一对折部及所述第二对折部之间形成有容纳所述箔材及所述基材的对折空间，所述第一对折部及所述第二对折部的内表面形成对折面，所述对折面设置成与所述箔材相贴合。

4.根据权利要求1所述的极片模切设备，其特征在于，所述滚焊机构包括第一焊接辊及第二焊接辊，所述第一焊接辊及所述第二焊接辊之间形成有供所述基材和所述箔材通过的容纳腔，

所述第一焊接辊及所述第二焊接辊中的至少一者为齿辊，所述齿辊包括转轴及设置在所述转轴上的多个焊接齿，各所述焊接齿在所述转轴的周向上间隔排布。

5.根据权利要求4所述的极片模切设备，其特征在于，

各所述焊接齿在所述转轴的周向上均匀排布。

6.根据权利要求4所述的极片模切设备，其特征在于，所述焊接齿包括多个齿块，各所述齿块在所述转轴的轴向上间隔排布。

7.根据权利要求6所述的极片模切设备，其特征在于，

各所述齿块在所述转轴的轴向上均匀排布。

8.根据权利要求4所述的极片模切设备，其特征在于，所述第一焊接辊为所述齿辊，所述第二焊接辊为光辊，所述齿辊的所述转轴的直径大于所述光辊的直径。

9.根据权利要求1所述的极片模切设备，其特征在于，所述滚焊机构包括超声波振动装置、第一焊接辊及第二焊接辊，所述第一焊接辊及所述第二焊接辊之间形成有供所述基材和所述箔材通过的容纳腔，所述超声波振动装置设置成使所述第一焊接辊及所述第二焊接辊中的至少一者振动。

10.根据权利要求9所述的极片模切设备，其特征在于，所述第一焊接辊和所述第二焊接辊中的一者为支撑辊，另一者为振动辊，所述超声波振动装置设置成使所述振动辊振动。